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EP1062418A1 - Vorrichtung zur kühlung von gasen - Google Patents

Vorrichtung zur kühlung von gasen

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Publication number
EP1062418A1
EP1062418A1 EP99907516A EP99907516A EP1062418A1 EP 1062418 A1 EP1062418 A1 EP 1062418A1 EP 99907516 A EP99907516 A EP 99907516A EP 99907516 A EP99907516 A EP 99907516A EP 1062418 A1 EP1062418 A1 EP 1062418A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cooling
channels
gas
cooling device
cooled
Prior art date
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Granted
Application number
EP99907516A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP1062418B1 (de
Inventor
Helmut Neuschwander
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mann and Hummel GmbH
Original Assignee
Filterwerk Mann and Hummel GmbH
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Publication date
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Application filed by Filterwerk Mann and Hummel GmbH filed Critical Filterwerk Mann and Hummel GmbH
Publication of EP1062418A1 publication Critical patent/EP1062418A1/de
Application granted granted Critical
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/10—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically
    • F28D7/106—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged one within the other, e.g. concentrically consisting of two coaxial conduits or modules of two coaxial conduits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/22—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with coolers in the recirculation passage
    • F02M26/29—Constructional details of the coolers, e.g. pipes, plates, ribs, insulation or materials
    • F02M26/32—Liquid-cooled heat exchangers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/42—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being both outside and inside the tubular element
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F28F1/422—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being both outside and inside the tubular element with outside means integral with the tubular element and inside means integral with the tubular element
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    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F7/00—Elements not covered by group F28F1/00, F28F3/00 or F28F5/00
    • F28F7/02—Blocks traversed by passages for heat-exchange media

Definitions

  • the invention relates to a device for cooling gases, in particular for exhaust gas recirculation in an internal combustion engine, according to the preamble of the main claim.
  • the invention has for its object to provide a device for cooling gases so that a simple arrangement in existing cooling systems is possible.
  • the device according to the invention of the type specified at the outset is advantageously designed such that the gas can be passed through channels of a cooling device, channels for a cooling medium flowing through also being present in the cooling device in the vicinity of the channels for the gas. It is thus possible in a simple manner to integrate the cooling device for the gas into an existing cooling circuit with an appropriate, usually liquid cooling medium.
  • the cooling device has the channels for the cooling medium in the center and the channels for the gas to be cooled radially on the outside, cooling fins being present on the outside of the cooling device to further improve the temperature dissipation.
  • the gas is branched off from the exhaust gases of an internal combustion engine, which is returned to the intake tract of the internal combustion engine (so-called exhaust gas recirculation EGR) and the cooling medium is the cooling liquid in the cooling circuit of the internal combustion engine.
  • EGR exhaust gas recirculation
  • the cooling device according to the invention can advantageously be produced in that the cooling device with the channels is made of die-cast parts, a first cover having an annular inlet for the gas to be cooled and a second cover having a funnel-shaped outlet for the gas to be cooled available.
  • a particularly uniform distribution in the channels of the cooling device when flowing in can be achieved with the ring-shaped inlet and a uniform flow through the channels with the funnel-shaped outlet.
  • an intermediate piece is present between the covers with the channels, so that the one channels in the cooling device each allow the gas to flow through or the other channels allow the cooling medium to flow in alternating directions, advantageously on the outside of the intermediate piece extruded aluminum profile part with the cooling fins is attached.
  • three channels for the cooling liquid in the interior of the cooling device are formed by radial dividing walls, and outside six channels for the gas to be cooled are also formed by radial dividing walls.
  • FIG. 2 shows a cross section I-I through the exemplary embodiment according to FIG. 1.
  • FIG. 1 shows a section through a device 1 for cooling exhaust gas with an exhaust gas recirculation for an internal combustion engine, not shown here.
  • the exhaust gas flows in a ring shape at a gas inlet 2 according to an arrow 3a into a first cover 4 of the device 1.
  • the exhaust gas flows through channels 5 through an intermediate piece ⁇ of any length and exits the cooling device 1 from a funnel-shaped cover 7 according to arrow 3b.
  • FIG. 2 shows a cross section I-I through the intermediate piece 6.
  • the course of the channels 5 through which the exhaust gas flows in parallel through the cooling device 1 can be seen from this.
  • cooling device 1 there is also an outlet 8 for a cooling medium, here the cooling liquid for the cooling system of the internal combustion engine, through which the cooling liquid flows into the device 1 according to arrow 9a and is passed through channels 10 in alternating directions to the outlet 11, from which, according to arrow 9b - 5 -
  • the channels 5 and 10 are formed in parts 4, 7 and 6 of the cooling device 1, which are produced as castings, and are sealed off from one another accordingly by means of seals 13.
  • cooling ribs 12 made of an extruded aluminum profile are arranged on the outside of the device 1 and in particular on the intermediate piece ⁇ .
  • Outlet for cooling medium a, 9b arrows (coolant flow) 0 channels 1 outlet for cooling medium 2 cooling fins 3 seals

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  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kühlung von Gasen, bei der das Gas durch Kanäle (5) einer Kühlvorrichtung (1) führbar ist, wobei in der Kühlvorrichtung (1) in Nachbarschaft zu den Kanälen (5) für das Gas auch Kanäle (10) für ein durchströmendes Kühlmedium vorhanden sind. Die Kühlvorrichtung (1) weist zentral im Inneren die Kanäle (10) für das Kühlmedium und radial aussen die Kanäle (5) für das zu kühlende Gas auf.

Description

Vorrichtung zur Kühlung von Gasen
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kühlung von Gasen, insbesondere bei der Abgasrückführung bei einem Verbrennungsmotor, nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs .
Es ist beispielsweise bekannt, eine Kühlung eines heißen Gases durch eine spezielle Ausbildung des in der Regel metallischen Gasrohres oder durch die Mischung des Gases mit einem kühleren Medium vorzunehmen.
Aufgabenstellung Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Kühlung von Gasen so auszubilden, dass eine einfache Anordnung in bereits bestehende Kuhlsysteme möglich ist .
Vorteile der Erfindung
Die erfmdungsgemaße Vorrichtung der eingangs angegebenen Art ist in vorteilhafter Weise so ausgebildet, dass das Gas durch Kanäle einer Kuhlvorrichtung fuhrbar ist, wobei in der Kuhlvorrichtung in Nachbarschaft zu den Kanälen für das Gas auch Kanäle für ein durchströmendes Kuhlmedi- um vorhanden sind. Es ist somit auf einfache Weise möglich die Kuhlvorrichtung für das Gas in einen bereits vorhandenen Kuhlkreislauf mit einem entsprechenden, in der Regel flussigen Kuhlmedium zu integrieren.
Um eine gute Temperaturableitung zu erreichen, weist die Kuhlvorrichtung zentral im Inneren die Kanäle für das Kuhlmedium und radial außen die Kanäle für das zu kühlende Gas auf, wobei außen auf der Kuhlvorrichtung Kuhlrippen zur weiteren Verbesserung der Temperaturableitung vorhanden sind.
Bei einer bevorzugten Ausfuhrungsform ist das Gas von den Abgasen eines Verbrennungsmotors abgezweigt, das in den Ansaugtrakt des Verbrennungsmotors zurückgeführt wird (sogenannte Abgasruckfuhrung AGR) und das Kuhlmedium ist die Kuhlflussigkeit im Kuhlkreislauf des Verbrennungsmotors . - 3 -
Die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung läßt sich in vorteilhafter Weise dadurch herstellen, dass die Kühlvorrichtung mit den Kanälen aus Druckgussteilen gebildet ist, wobei ein erster Deckel mit einem ringförmigen Ein- lass für das zu kühlende Gas und ein zweiter Deckel mit einem trichterförmigen Auslass für das zu kühlende Gas vorhanden sind. Mit dem ringförmigen Einlass lässt sich eine besonders gleichmäßige Verteilung in den Kanälen der Kühlvorrichtung beim Einströmen und mit dem trichterförmigen Auslass ein gleichmäßiges Durchströmen der Kanäle erreichen.
Weiterhin ist bei dieser Ausführungsform ein Zwischenstück zwischen den Deckeln mit den Kanälen vorhanden, so dass die einen Kanäle in der Kühlvorrichtung jeweils ein Durchströmen des Gases oder die anderen Kanäle ein Durchströmen des Kühlmediums in wechselnder Richtung ermöglichen, wobei außen auf dem Zwischenstück in vorteilhafter Weise ein stranggepresstes Aluminium-Profilteil mit den Kühlrippen angebracht ist.
Bevorzugt sind drei Kanäle für die Kühlflüssigkeit im Inneren der Kühlvorrichtung durch radiale Trennwände gebildet und außen sind sechs Kanäle für das zu kühlende Gas ebenfalls durch radiale Trennwände gebildet.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Kühlung von wird anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen: Figur 1 einen Längsschnitt durch eine solche Vorrichtung in der Abgasruckfuhrung für einen Verbrennungsmotor und
Figur 2 eine Querschnitt I-I durch das Ausfuhrungsbeispiels nach Figur 1.
Beschreibung des Ausfuhrungsbeispiels
In Figur 1 ist ein Schnitt durch eine Vorrichtung 1 zur Kühlung von Abgas mit einer Abgasruckfuhrung für einen hier nicht gezeigten Verbrennungsmotor gezeigt. Das Abgas strömt an einem Gaseinlass 2 gemäß einem Pfeil 3a in einen ersten Deckel 4 der Vorrichtung 1 ringförmig ein. Das Abgas strömt durch Kanäle 5 durch ein Zwischenstuck β einer beliebigen Lange und tritt aus einem trichterförmigen Deckel 7 gemäß Pfeil 3b wieder aus der Kuhlvorrichtung 1 heraus.
Zur Verdeutlichung des Verlaufs der Kanäle 5 und der weiter unten beschriebenen Kanäle wird auf Figur 2 verwiesen, die einen Querschnitt I-I durch das Zwischenstuck 6 zeigt. Es ist hieraus der Verlauf der Kanäle 5 zu erkennen, durch die das Abgas parallel durch die Kuhlvorrichtung 1 strömt.
An der Kuhlvorrichtung 1 ist weiterhin ein Emlass 8 für ein Kuhlmedium, hier die Kuhlflussigkeit für das Kuhlsystem des Verbrennungsmotors, vorhanden, durch den die Kuhlflussigkeit gemäß des Pfeiles 9a in die Vorrichtung 1 hineinströmt und durch Kanäle 10 in wechselnder Richtung zum Auslass 11 geleitet wird, aus dem sie gemäß Pfeil 9b - 5 -
wieder heraustritt. Die Lage der Kanäle 10 ist ebenfalls aus der Figur 2 deutlich zu erkennen.
Die Kanäle 5 und 10 sind in den Teilen 4, 7 und 6 der Kuhlvorrichtung 1, die als Gussteile hergestellt sind, ausgebildet und über Dichtungen 13 entsprechend gegeneinander abgedichtet. Um die Temperaturableitung des m den äußeren Kanälen 5 stromenden Abgases noch zu verstarken sind außen auf der Vorrichtung 1 und insbesondere auf dem Zwischenstuck β Kuhlrippen 12 aus einem stranggepressten Alummiumprofll angeordnet.
- 6 -
Sezugszeichenliste
Vorrichtung zur Kühlung von Abgasen
Gasemlass a,3b= Pfeile (Gasstrom)
Deckel
Kanäle
Zwischenstuck
Deckel
Emlass für Kuhlmedium a,9b= Pfeile (Kuhlmittelstrom) 0 Kanäle 1 Auslass für Kuhlmittel 2 Kuhlrippen 3 Dichtungen

Claims

- 7 -
Patentanspruche
1) Vorrichtung zur Kühlung von Gasen, dadurch gekennzeichnet, dass
- das Gas durch Kanäle (5) einer Kuhlvorrichtung (1) fuhrbar ist, wobei in der Kuhlvorrichtung (1) in Nachbarschaft zu den Kanälen (5) für das Gas auch Kanäle (10) für ein durchströmendes Kuhlmedium vorhanden sind.
2) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Kuhlvorrichtung (1) zentral im Inneren die Kanäle (10) für das Kuhlmedium und radial außen die Kanäle (5) für das zu kühlende Gas aufweist.
3) Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass - außen auf der Kuhlvorrichtung (1) Kuhlrippen (12) vorhanden sind.
4) Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
- das Gas von den Abgasen eines Verbrennungsmotors abgezweigt ist, das in den Ansaugtrakt des Verbrennungsmotors zurückgeführt wird und das Kuhlmedium die Kuhlflussigkeit im Kuhlkreislauf des Verbrennungsmotors ist.
5) Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Kuhlvorrichtung (1) mit den Kanälen (5,10) aus Druckgussteilen hergestellt ist, wobei ein erster Deckel (4) mit einem ringförmigen Emlass für das zu kühlende Gas und ein zweiter Deckel (7) mit einem trichterförmigen Auslass für das zu kühlende Gas vorhanden sind und ein Zwischenstuck (6) mit den Kanälen (5,10) vorhanden ist, so das die Kanäle (5,10) ein Durchströmen der Kuhlvorrichtung sowohl des Gases als auch des Kuhlmediums in wechselnder Richtung ermöglichen und dass
- außen auf dem Zwischenstuck (6) ein stranggepresstes Alummium-Profilteil mit den Kuhlrippen (12) angebracht ist . - 9 -
6) Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass
- drei Kanäle (10) für die Kühlflüssigkeit im Inneren der Kühlvorrichtung (1) durch radiale Trennwände gebildet sind und außen sechs Kanäle (5) für das zu kühlende Gas ebenfalls durch radiale Trennwände gebildet sind.
EP99907516A 1998-03-07 1999-02-06 Vorrichtung zur kühlung von gasen Expired - Lifetime EP1062418B1 (de)

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DE19809859 1998-03-07
PCT/EP1999/000799 WO1999045264A1 (de) 1998-03-07 1999-02-06 Vorrichtung zur kühlung von gasen

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EP1062418A1 true EP1062418A1 (de) 2000-12-27
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EP (1) EP1062418B1 (de)
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WO (1) WO1999045264A1 (de)

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